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第三章 智能机器人程序设计进阶
第一节 设计能走迷宫的机器人

一、教学目标
1、知识与技能
（1） 理解走迷宫的策略——左、右手定则
（2） 掌握条件循环和do条件循环、break和continue模块的作用、使用方法以及它们之间的区别，能够根据需要选择相应的模块编程，解决问题。
（3） 掌握“分段调试”的程序设计方法，能够用分段调试的方法完成复杂的任务。学会使用涉及不同变量的多个条件判断模块编写多分支结构的程序，拓展思维深度。
2、过程与方法
（1） 提出任务，初步分析任务，分解任务。
（2） 小组合作探究，分析子任务，提出问题。
（3） 组间交流，相互答疑。
（4） 学习解决问题所必需的新知识，完成子任务。
（5） 拓展思考，为下节课的学习做准备。
3、情感态度与价值观
（1） 通过逐步完成一项复杂的任务，培养学生坚持不懈、刻苦钻研的学习精神。
（2） 让学生体验通过积极思考完成任务的成就感，提高其学习机器人课程的兴趣。
（3） 让学生认识到交流与合作的重要性，形成主动与他人合作的精神、将自己的见解公开并与他人交流的愿望、敢于提出疑问和不同见解及放弃或修正自己错误认识的勇气。
二、教材分析
1、本节的作用和地位
教材中 “设计走迷宫机器人”是一节承上启下的设计非常好的课时，这节课的内容是在第二章胆小鬼机器人和循迹机器人的基础上的拓展，延伸，也是对前面所学知识的回顾整合。也是下一个活动“设计灭火机器人”的先行课，在迷宫内行走的算法与“设计灭火机器人”活动中“搜寻”子程序的算法异曲同工。因此，学好本课对顺利进行下一个活动很有帮助。
2、本节主要内容介绍
“设计走迷宫的机器人”首先让学生理解走迷宫的策略，在编辑程序过程中，除了用到前面学过的永久循环、条件判断（P33）、do条件循环（P62）以外，还涉及到条件循环、break、continue等新知识这节课的综合运用，重在锻炼学生在不同的问题环境下采取相应的算法解决问题，任务难度较之前有较大提升，在设计算法、编写程序的过程中需要使用“分段调试”的程序设计方法。
3、重点和难点分析
教学重点：条件循环、跳出循环模块的作用、使用方法和条件循环和do条件循环、break和continue模块之间的区别。
教学难点：
涉及不同变量的多分支结构程序设计,渗透分段调试的程序设计方法。
机器人走出前方、左侧、右侧都有墙壁的“死胡同”。
三、教学建议
本课的迷宫设计的很巧妙，机器人从左下角开始，会依次遇到从易到难的三种问题环境（前方有障碍物，前方和左侧有障碍物，前方、左侧和右侧都有障碍物）。学生在解决前一个问题的时候，下一个问题会自然呈现出来。教师不需要帮学生分析迷宫地形或讲解程序，只需要适时提出3个阶段性探究任务，先通过小组讨论、分析总任务，引出“分段调试”，让学生在分析任务的过程中发现问题、提出问题，产生求知欲，引出学习新知识“当型循环（条件循环）”的必要性。讲授新知识“条件循环，比较其与do条件循环的区别”。请各组利用新知识解决问题，讲授新知识“break和continue”。通过小组讨论，让学生认识到条件循环和do条件循环、break和continue模块的作用和区别，突破本课教学难点。最后，鼓励学生设计多种算法完成任务，巩固所学知识，延伸思维广度。
本课重在思维深度的训练，内容多，难度较大，任务复杂，涉及多次小组探究活动，教学环节紧凑，环环相扣。教师在引导学生积极思考、充分讨论的同时，要注意把握课堂进度。
四、教学评价
项目
分值
评价标准
得分
自评
组评
班评
程序设计
20
编程技巧
10
分段调试
20
完整测试
小组配合
20
小组成员分工及配合方面
拓展
10
完成拓展
总体得分
五、教学设计
教学
环节
教师活动
学生活动
说明
课前
准备
1.将学生分为四人一组。
2.为每组准备两到四台计算机。
3.将迷宫的地图文件发给学生。
推选小组发言人。
1.四人一组，思考问题更全面，讨论更充分。
2.每组两到四台计算机，增加学生动手操作机会。
激趣
导入
1. 提出问题：“现在看机器人走迷宫的视频，分析机器人要完成怎样的任务？”。
2. 展示机器人走迷宫的视频。(或在诺宝RC中，3D仿真演示机器人走迷宫的过程。
观看教师展示的内容。
1.激发学生的学习兴趣。
2.在3D仿真环境中，右键拖动画面可以调节角度，Ctrl+右键拖动画面，可以调节倾斜度。
任务
驱动
根据学生的回答出示小组探究总任务：
设计一个机器人走下面的迷宫，黑色障碍物代表墙壁，白色轨迹代表出口。机器人从左下角出发，在迷宫中自由行走，找到出口时停止。如果是我们被蒙上眼睛走这个迷宫，该怎样走呢？
学生看过视频回答老师的问题。
思考问题。
根据学生的回答，答案就是这节课要探究的任务。让学生先对这两节课的探究内容有个总体的认识。
让学生思考的问题，是为了引出左手、右手定则。
策略
分析
针对学生回答的左手定则或者右手定则的具体内容进行针对性的讲解。
摸索过程中，当左手有墙，右手无障时，可以前行，如P84图3－4。当左手无墙时沿着墙壁左转，然后继续摸索，如P84图3－5；当右手遇到障碍时右转，然后继续摸索，如P84图3－6。直到找到出口自动停止。这种方式称为左手定则，它是帮助我们走出迷宫的方法之一。
学生分析（假设被蒙上眼睛或者真正演绎被蒙上眼睛）走这个迷宫的走法。
理解走迷宫的策略——左、右手定则对本节课非常重要，直接影响编程思路。所以放在前面作为重点分析。
分析
问题
课件出示小组讨论题：
1完成上述任务，需要用到哪些传感器？（红外避障传感器、轨迹识别传感器）
2如何使用这些传感器完成任务？可能会遇到什么问题？
1.汇报本组讨论结果或聆听别组汇报，并提出本组的不同意见。
2.认识到需要用红外避障和轨迹识别传感器完成任务。
3形成完成任务的大体思路，了解可能遇到的问题。
1.引导学生积极思考，形成完成任务的大体思路，预见可能遇到的问题，以便在后面的学习中，更有针对性。
2.第1题相对简单，学生可以得出明确的结论；第2题难度很大，学生能够提出问题就可以了。
分解
任务
1.根据学生提出的问题，得出“任务复杂，建议分解任务、分段调试”的结论。
2.讲解什么是“分段调试”。
听教师的讲解。
1.渗透分段调试的程序设计方法。
2.分解任务，降低难度。
任务一
课件出示第1阶段小组探究任务：
编写程序并仿真测试，机器人左手有墙，右手无障，
2.程序没问题，仿真中出现往复，检查程序没问题的时候，在仿真中设置避障。点击带有“set”的图标。
出现避障设置窗口：
微调，后面显示范围前面有选框，打了对号即可显示范围如下图：
1.理解第任务一的探究任务。
2.小组探究学习，合作完成任务一。
3.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
4.思考别组提出的问题，并提出自己的想法。
1.明确提出较为简单的探究任务。
2.分解任务，降低难度，帮助学生克服畏难心理。
3.这一环节的目标不仅是让学生完成任务一，更重要的是让学生通过运行任务一的程序，发现任务二将要面对的问题，通过组内、组间讨论、分析形成基本思路，为完成任务二做准备。
任务二
1.根据小组汇报和组间交流，引出前方没有障碍物的同时，左侧无障碍物，引导学生分析左手定则、讨论如何通过。
2.课件出示任务二小组探究任务：
机器人走到左侧无障碍的时候，右侧（在左手定则时，右侧要理解为前方）无障。
1.理解探究任务二。
3.小组探究学习，合作完成任务二。
4.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
5.思考别组提出的问题，并提出自己的想法。
1.明确提出探究任务。
2.分解任务，降低难度，帮助学生克服畏难心理。
3.通过上一环节的分析、讨论和本环节教师的讲解，学生完成任务二应该不存在太大的问题。让学生完成任务二，发现任务三将要面对的问题。
学习
新知识
1.根据学生的汇报，提出条件循环对完成任务1的必要性。
2.讲解条件循环和do条件循环的作用与区别。
3.请各小组完善程序，完成任务1。
4.讲解break和continue的作用与区别。
5.提出小组讨论题：
（1）如何使用永久循环、条件判断和break来实现条件循环和do条件循环的作用？
（2）将break换成continue可以吗？为什么？
6.听各小组的讨论，适当引导。
7.请小组代表汇报，引导组间交流。
8.请有兴趣的小组，使用“break”的算法修改程序。
1.听教师的讲授，理解条件循环和do条件循环，break和continue的作用与区别。
2.参与小组讨论、汇报与组间交流。
3.用多种算法编写程序，完成任务1.
1.学习新知识，解决上一环节中遇到的问题。
2.鼓励学生采用不同的算法设计程序（附1），延伸学生的思维广度。
任务三
1.讲解条件循环
2.课件出示小组探究任务三：
（前方和左侧有障碍物的同时，右侧也有障碍物），引导学生分析、讨论如何通过
要求机器人从位置5走到位置6。
3.查看各小组的任务完成情况，并给予适当引导。
1.理解探究任务三。
2.小组探究学习，合作完成任务三。
3.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
任务三难度较大，虽然经过了上一环节的分析、讨论和本环节教师的讲解，学生依然可能会遇到较大困难，需要较多时间来完成探究任务。教师也需要加大引导力度，必要时，讲解程序。
轨迹识别
1.课件出示第1个任务：
编写程序并仿真测试，要求机器人在找到出口时停止。
2.仿真演示机器人完成该任务的过程。
3.请没有完成任务的小组代表提出遇到的问题：
（1）条件表达式如何设置？
（2）怎样让机器人停下来？
（3）怎样跳出循环，结束程序？
4.典型问题答案：（1）轨迹变量==0
（2）电机速度设为0，或使用“电机停止”。
1.听教师的讲授，理解探究任务。
2.小组合作，尝试完成任务。
3.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
4.思考别组提出的问题，并提出自己的想法。
1.明确提出可行性强的探究任务。
2.完成的小组代表在讲解程序的过程中，会涉及下一环节的新知识，自然过渡教学环节。
3.学生学习与他人交流、合作，勇于提出问题和见解。
4.给完成的小组一个展示的机会。
完成
任务
请小组代表汇报任务完成情况、仿真演示、讲解程序，并提出遇到的问题。
梳理思路，整体调试。
完成总任务，获取成功的体验。
拓展
课件出示思考题：
（1）在循迹机器人中，我们学习了多重分支结构，那么走迷宫机器人如果不使用条件循环是否也可以完成任务呢？请同学们交流并尝试用其它方法编写出能完成走迷宫任务的程序。
（2）本任务还可使用永久循环来走迷宫，如书上P89图3-13所示，程序中各部分的具体内容请同学们尝试编写。
让学生自己尝试编辑程序
根据课堂剩余时间，选择课上或课下思考、完成。
为在下一个活动《设计灭火机器人》中设计“搜寻”子程序做好铺垫。
小结
让学生小结本节课内容
1、分段调试 2、条件循环和do条件循环、break和continue模块的作用、使用方法以及它们之间的区别
学生总结回答
根据学生的回答适当引导和总结
附.1、走迷宫机器人小贴士 2、源程序和地图，视频材料（见资源包）
3、拓展的程序
课件23张PPT。设计能走迷宫的机器人课前准备1.同学分组:
4人一小组.分工:组长,汇报员，填表员,材料员.
2.设备配置:
每组使用两台计算机及二套机器人设备。2.寻宝比赛机器人搭建,调试.
复习1.寻宝比赛机器人编程并仿真.观察思考2.思考探讨:机器人是如何完成走迷宫的？1.观察:机器人走迷宫小组探究1.阅读课本P82—P84.
2.小组明确任务：设计走迷宫的机器人。
3.任务要求： 设计一个走迷宫的机器人，让它从迷宫的左下角出发，在迷宫里行走，寻找出口，找到出口后能自动停止。任务功能分析1.小组讨论：各小组进行任务功能分析。2.完成表格：策略分析 小组讨论：有哪些策略可以实现机器人走出迷宫任务？左手定则1.左手定则：用左手摸索左边墙壁，用右手感知前面是否有障碍物，沿左边墙壁摸索行走，成为左手定则。
2.小组探讨：用左手定则，机器人如何行进？任务分解1.小组探究:根据左手定则策略，如何对复杂任务进行任务分解，并分步实施?2.提示：可否按三种情况，将总任务分为三个分任务，分三步编程仿真，逐步实施。分解任务（一）1.按“情况1”编程。2.仿真模拟。分解任务（二）2.仿真模拟。（注意调试直行距离）1.添加“情况2”编程。分解任务（三）1.按“情况3”编程。2.仿真模拟。小组讨论1.小组讨论：机器人完成走迷宫后，为什么在终点没有停止呢？2.小组探究:要实现机器人终点停止,如何设置轨迹传感器呢?需要对轨迹传感器设置,直到找到轨迹停止.新知探究1.阅读课本P86—P89.
2.认识DO条件循环：DO条件循环1.DO条件循环的执行过程：
先执行循环体内的程序序列，执行完毕后，判断条件选项，当满足要求时，回到前面继续执行循环体内的程序序列。如此反复。当条件不满足要求时。就结束循环，执行循环体外后续的程序序列。2.小组探讨：如何用DO条件循环模块设置轨迹变量？小组探究1.小组探究：轨迹变量放置在整个程序的什么位置？ 放在整个程序开始的位置，用DO条件循环模块对轨迹变量进行设置。2.小组探讨：如何用DO条件循环模块设置轨迹变量？
完善程序1.各小组用DO条件循环，完善程序。2.小组探讨：用其他流程控制模块可是完成任务吗？仿真调试小组互助1.小组内部互助:
小组内同学教会自己的同伴.
2.小组之间互助:
已经完成的小组,帮助未完成的小组.展示评价1.各小组展示编程作品,并讲解设计思路。
2.小组间点评:小结1.理解走迷宫的策略——左手定则
2.掌握do条件循环的应用。
3.掌握“分段调试”的程序设计方法，能够用分段调试的方法完成复杂的任务。
拓展 小组探究：各小组尝试用右手定则编写走迷宫的机器人程序，并纪录时间，比较那种定则节省时间？板书设计走迷宫的机器人一.左手定则二.分段编程三. DO条件循环第三章 智能机器人程序设计进阶
第一部分 本章教学综述
通过本章的学习，学生将接触到一些更高级的编程方法，如多分支结构、多个主程序、赋值语句及子程序等等，最后一个课时的机器人总动员更是一节编程的综合实践课，是学生编程能力与技巧的一次大检阅。
经过前面章节的学习，学生已经掌握了基本的编程知识，通过对楼道感应灯、声控灯、循迹机器人等内容的学习，对机器人的硬件也有了较深入的认识。在本章中，学生没有硬件方面的操作，着重点放在程序设计知识的系统化，如上一章中的声控灯用到了直到型循环，到了本章增加了当型循环的内容，并把两个循环做了对比，使之更加系统化；“迷宫机器人”单元给学生介绍了分段调试的编程方法；“ 灭火机器人”单元培养了学生 “自上而下、逐步细化”正确的编程习惯等等。本章还注重培养学生程序设计技巧的应用，如“走迷宫机器人”中左右手定则的运用；“机器人总动员”单元中，解决唱歌等机器人在火焰区不断地执行特定动作时，运用上一章学习的变量赋值给机器人加上一个“开关”，诸如此类。
因此，在本章的学习中，要注意引导学生编程思路的形成，知识脉络要清晰。对上一章中出现的知识点，要进行回顾重温，使学生产生正迁移，如条件循环等。对于一些编程难点要重点剖析，让学生能够理解并应用，如左手定则中的三种情况等等。在从“灭火机器人”进阶到“救火英雄”程序时，要注意培养学生的分析能力，通过需求分析，让灭火机器人的循环1和循环2整合成救火程序，从而解决原程序只能灭掉一处火源的问题，学生通过这个过程，分析能力得到进一步增强，以后遇到类似情形能够产生正迁移，有助于其编程能力的提高。
一、教学目标
1．知识与技能
（1）能运用分断调试和自上而下、逐步细化的原则去设计程序。
（2）掌握左、右手定则设计走迷宫机器人的方法。
（3）学会子程序和多个主程序的应用方法。
（4）了解当型循环和直到型循环的区别和用法。
（5）能够运用变量赋值去解决程序中的一些难点问题。
2．过程与方法
（1）体会分断调试和自上而下、逐步细化的程序设计原则，养成应用该原则去设计程序的习惯。
（2）理解左、右手定则走迷宫的原理，通过自主学习、小组协作，设计出能走迷宫的机器人程序。
（3）采用任务驱动的方法，掌握学会子程序和多个主程序的应用方法，并能够运用变量赋值去解决程序中的一些难点。
（4）通过观察、对比、探究等方法了解当型循环和直到型循环的区别和用法。
3．情感态度与价值观
（1）通过自主学习子程序和多个主程序的编写方法等课堂环节积极参与学习活动，善于动手和创新。
（2）通过小组合作学习，共同寻找机器人总动员中三个机器人的编程方法，培养合作精神和团队精神。
（3）在组间交流活动中，用自己的编程思路积极与其它同学思想碰撞，并善于思考和分析，归纳总结，体验成功。
二、教材分析
1．本章的作用和地位
本章是在上一章智能机器人程序设计初步的基础上，继续学习程序设计，相比上一章，本章侧重于程序设计的需求分析，并取消了机器人硬件方面的操作，让学生专功于程序设计的学习。学生通过本章的学习，能够接触到更加复杂的程序设计知识，并初步养成较好的程序设计的习惯，有助于学生培养问题分析和编程能力，从而提高自身的信息技术意识和信息技术素养。
在本章的综合活动中——机器人总动员一节更是模拟了一个场景，让学生通过需求分析，再通过自主探索和小组合作学习，最终解决问题。学生在我们的信息技术课堂中提高了问题的分析、处理、解决能力和团队合作能力。
本章主要内容介绍
本章共为四节，第一节的内容主要是学习左、右手定则走迷宫的策略，编写出机器人走迷宫的程序。第二节的内容主要是应用火焰传感器模块编写出灭火机器人程序；第三节的内容是一节活动课，通过小组活动开展一场救火比赛，学生设计的程序完成预定的任务，分值最高的为优胜。第四节是一节编程的综合实践，主要是让学生通过编写三个机器人的程序学会运用变量赋值去解决程序中的难点，并学会创建多个主程序的方法。
“第一节 设计能走迷宫的机器人”的内容是让学生理解左右手定则走迷宫的策略，并通过分段调试的方法编写出机器人走迷宫的程序。
“第二节 设计灭火机器人”的内容是让学生应用子程序和火焰传感器，并应用“自上而下、逐步细化”的原则去设计灭火机器人的程序。
“第三节 活动4：救火英雄”的内容是通过小组活动，完成一个机器人灭掉多处火源的竞赛，让学生之间进行相互交流。
“第四节 综合活动：机器人总动员”的内容是让学生应用音乐模块，并综合运用变量赋值、子程序、多个主程序等方法编写三个机器人程序。
3．重点和难点分析
教学重点：
通过分段调试的方法设计机器人走迷宫的程序。
应用“自上而下、逐步细化”的方法设计灭火机器人的程序。
通过灭火任务的分析，整合灭火机器人程序，编写救火英雄的程序。
综合应用变量赋值、子程序、多个主程序等方法编写机器人程序。
教学难点：
左、右手定则的走迷宫策略
子程序的使用
机器人总动员中变量赋值的应用
音乐模块的应用
三、教学建议
本章建议在多媒体网络教室上，教室内桌椅的排列利于小组活动的开展。
1．学情分析
在知识结构上，学生在上一章的学习中，已经接触了变量赋值和条件循环的一些应用，但是不够系统化，在编程过程中哪些地方需要用到也不太清楚，需要在本章学习不断地强化，让学生在头脑中形成一种联系，就是遇到同类的问题时懂得运用，例如变量赋值作为开关的作用等等，通过应用来提高学生的程序设计水平。
在心理特点上，由于机器人的内容新颖，科技感强，学生的学习兴趣深厚，而且本章的学习内容是以一个个任务的形式呈现，因此本章的教学进度将比较容易得到推进。
在学习方式上，他们在上一章学习的过程中已经接受了多种多样的学习方式，在自主探究上也有了一定的能力。
2．教学策略
教学上建议能结合学生的上述特点，采用灵活多样的教学方法，如：案例分析，教师可根据学生已有的学习经验创设教学情景；合作探究，教师鼓励学生进行积极的探究中，学会与同伴进行合作；实例操作，让学生自己参与到操作技巧的实练中。
本章正文内容设置了丰富的栏目，如：“问题”、“任务”、“交流”、“探究”、“实践”等，教师可以参考这些栏目，根据实际情况，灵活运用这些栏目开展教学。
本章以“综合活动：采集数据做研究”结束，该节旨在引导学生关注自己身边的问题，并学会用电子表格来辅助开展科学研究。教学时建议按教材的安排对该节进行独立教学，这样有利于学生更好地去发现问题，更好地了解运用电子表格来解决生活所需、工作所需、科研所需的问题。
四、教学评价
本章的教学评价应侧重于学生利用电子表格开展科学研究能力的培养，有利于学生独立自主探究新技术能力的形成，并掌握从原始数据中进行统计分析的方法，树立用数据分析事物、说明问题的科学意识和态度。因此可从独立自主探究新知能力、统计分析处理数据的能力、用数据或图表说明问题的能力等多方面给予过程评价和终结性评价。
五、课时建议
章
节
课时
第三章 程序设计进阶
第一节 设计能走迷宫的机器人
1
第二节 设计灭火机器人
1
第三节 救火英雄
1
第四节 综合活动：机器人总动员
1
六、练习说明
“本章检查站”的参考答案：
查漏补缺
左手定则、右手定则
当型、直到型，直到型
火焰传感器，轨迹识别传感器
实践鉴别
D
A
C
D
音乐播放模块中的音乐编辑画面如下图，它播放出的是下面那个音乐（D）
（A）5565|7－| (B) 77|5655| (C) 7－|5655| (D)5565|7－|
走迷宫机器人的小贴士
仿真环境中，测试时机器人沿着一个正方形打转转，怎么办？
第一：如果是右手定则，把机器人放在如图的位置开始
第二：设置探测距离为15试一下，注意分析探测距离。
2、显示探测距离方法：设置?-?避障设置??显示范围 放在地图左下面开始的话就不用调探测距离，默认值是15?，放在地图左上面开始就要调大一些。
第三：调试中，学生遇到的各种问题，红外避障传感器——前、左、右、后，对应1、2、3、4，这个是个重点，条件判断的条件设置要注意对应好。
第三章 智能机器人程序设计进阶
第一节 设计能走迷宫的机器人

一、教学目标
1、知识与技能
（1） 理解走迷宫的策略——左、右手定则
（2） 掌握条件循环和do条件循环、break和continue模块的作用、使用方法以及它们之间的区别，能够根据需要选择相应的模块编程，解决问题。
（3） 掌握“分段调试”的程序设计方法，能够用分段调试的方法完成复杂的任务。学会使用涉及不同变量的多个条件判断模块编写多分支结构的程序，拓展思维深度。
2、过程与方法
（1） 提出任务，初步分析任务，分解任务。
（2） 小组合作探究，分析子任务，提出问题。
（3） 组间交流，相互答疑。
（4） 学习解决问题所必需的新知识，完成子任务。
（5） 拓展思考，为下节课的学习做准备。
3、情感态度与价值观
（1） 通过逐步完成一项复杂的任务，培养学生坚持不懈、刻苦钻研的学习精神。
（2） 让学生体验通过积极思考完成任务的成就感，提高其学习机器人课程的兴趣。
（3） 让学生认识到交流与合作的重要性，形成主动与他人合作的精神、将自己的见解公开并与他人交流的愿望、敢于提出疑问和不同见解及放弃或修正自己错误认识的勇气。
二、教材分析
1、本节的作用和地位
教材中 “设计走迷宫机器人”是一节承上启下的设计非常好的课时，这节课的内容是在第二章胆小鬼机器人和循迹机器人的基础上的拓展，延伸，也是对前面所学知识的回顾整合。也是下一个活动“设计灭火机器人”的先行课，在迷宫内行走的算法与“设计灭火机器人”活动中“搜寻”子程序的算法异曲同工。因此，学好本课对顺利进行下一个活动很有帮助。
2、本节主要内容介绍
“设计走迷宫的机器人”首先让学生理解走迷宫的策略，在编辑程序过程中，除了用到前面学过的永久循环、条件判断（P33）、do条件循环（P62）以外，还涉及到条件循环、break、continue等新知识这节课的综合运用，重在锻炼学生在不同的问题环境下采取相应的算法解决问题，任务难度较之前有较大提升，在设计算法、编写程序的过程中需要使用“分段调试”的程序设计方法。
3、重点和难点分析
教学重点：条件循环、跳出循环模块的作用、使用方法和条件循环和do条件循环、break和continue模块之间的区别。
教学难点：
涉及不同变量的多分支结构程序设计,渗透分段调试的程序设计方法。
机器人走出前方、左侧、右侧都有墙壁的“死胡同”。
三、教学建议
本课的迷宫设计的很巧妙，机器人从左下角开始，会依次遇到从易到难的三种问题环境（前方有障碍物，前方和左侧有障碍物，前方、左侧和右侧都有障碍物）。学生在解决前一个问题的时候，下一个问题会自然呈现出来。教师不需要帮学生分析迷宫地形或讲解程序，只需要适时提出3个阶段性探究任务，先通过小组讨论、分析总任务，引出“分段调试”，让学生在分析任务的过程中发现问题、提出问题，产生求知欲，引出学习新知识“当型循环（条件循环）”的必要性。讲授新知识“条件循环，比较其与do条件循环的区别”。请各组利用新知识解决问题，讲授新知识“break和continue”。通过小组讨论，让学生认识到条件循环和do条件循环、break和continue模块的作用和区别，突破本课教学难点。最后，鼓励学生设计多种算法完成任务，巩固所学知识，延伸思维广度。
本课重在思维深度的训练，内容多，难度较大，任务复杂，涉及多次小组探究活动，教学环节紧凑，环环相扣。教师在引导学生积极思考、充分讨论的同时，要注意把握课堂进度。
四、教学评价
项目
分值
评价标准
得分
自评
组评
班评
程序设计
20
编程技巧
10
分段调试
20
完整测试
小组配合
20
小组成员分工及配合方面
拓展
10
完成拓展
总体得分
五、教学设计
教学
环节
教师活动
学生活动
说明
课前
准备
1.将学生分为四人一组。
2.为每组准备两到四台计算机。
3.将迷宫的地图文件发给学生。
推选小组发言人。
1.四人一组，思考问题更全面，讨论更充分。
2.每组两到四台计算机，增加学生动手操作机会。
激趣
导入
1. 提出问题：“现在看机器人走迷宫的视频，分析机器人要完成怎样的任务？”。
2. 展示机器人走迷宫的视频。(或在诺宝RC中，3D仿真演示机器人走迷宫的过程。
观看教师展示的内容。
1.激发学生的学习兴趣。
2.在3D仿真环境中，右键拖动画面可以调节角度，Ctrl+右键拖动画面，可以调节倾斜度。
任务
驱动
根据学生的回答出示小组探究总任务：
设计一个机器人走下面的迷宫，黑色障碍物代表墙壁，白色轨迹代表出口。机器人从左下角出发，在迷宫中自由行走，找到出口时停止。如果是我们被蒙上眼睛走这个迷宫，该怎样走呢？
学生看过视频回答老师的问题。
思考问题。
根据学生的回答，答案就是这节课要探究的任务。让学生先对这两节课的探究内容有个总体的认识。
让学生思考的问题，是为了引出左手、右手定则。
策略
分析
针对学生回答的左手定则或者右手定则的具体内容进行针对性的讲解。
摸索过程中，当左手有墙，右手无障时，可以前行，如P84图3－4。当左手无墙时沿着墙壁左转，然后继续摸索，如P84图3－5；当右手遇到障碍时右转，然后继续摸索，如P84图3－6。直到找到出口自动停止。这种方式称为左手定则，它是帮助我们走出迷宫的方法之一。
学生分析（假设被蒙上眼睛或者真正演绎被蒙上眼睛）走这个迷宫的走法。
理解走迷宫的策略——左、右手定则对本节课非常重要，直接影响编程思路。所以放在前面作为重点分析。
分析
问题
课件出示小组讨论题：
1完成上述任务，需要用到哪些传感器？（红外避障传感器、轨迹识别传感器）
2如何使用这些传感器完成任务？可能会遇到什么问题？
1.汇报本组讨论结果或聆听别组汇报，并提出本组的不同意见。
2.认识到需要用红外避障和轨迹识别传感器完成任务。
3形成完成任务的大体思路，了解可能遇到的问题。
1.引导学生积极思考，形成完成任务的大体思路，预见可能遇到的问题，以便在后面的学习中，更有针对性。
2.第1题相对简单，学生可以得出明确的结论；第2题难度很大，学生能够提出问题就可以了。
分解
任务
1.根据学生提出的问题，得出“任务复杂，建议分解任务、分段调试”的结论。
2.讲解什么是“分段调试”。
听教师的讲解。
1.渗透分段调试的程序设计方法。
2.分解任务，降低难度。
任务一
课件出示第1阶段小组探究任务：
编写程序并仿真测试，机器人左手有墙，右手无障，
2.程序没问题，仿真中出现往复，检查程序没问题的时候，在仿真中设置避障。点击带有“set”的图标。
出现避障设置窗口：
微调，后面显示范围前面有选框，打了对号即可显示范围如下图：
1.理解第任务一的探究任务。
2.小组探究学习，合作完成任务一。
3.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
4.思考别组提出的问题，并提出自己的想法。
1.明确提出较为简单的探究任务。
2.分解任务，降低难度，帮助学生克服畏难心理。
3.这一环节的目标不仅是让学生完成任务一，更重要的是让学生通过运行任务一的程序，发现任务二将要面对的问题，通过组内、组间讨论、分析形成基本思路，为完成任务二做准备。
任务二
1.根据小组汇报和组间交流，引出前方没有障碍物的同时，左侧无障碍物，引导学生分析左手定则、讨论如何通过。
2.课件出示任务二小组探究任务：
机器人走到左侧无障碍的时候，右侧（在左手定则时，右侧要理解为前方）无障。
1.理解探究任务二。
3.小组探究学习，合作完成任务二。
4.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
5.思考别组提出的问题，并提出自己的想法。
1.明确提出探究任务。
2.分解任务，降低难度，帮助学生克服畏难心理。
3.通过上一环节的分析、讨论和本环节教师的讲解，学生完成任务二应该不存在太大的问题。让学生完成任务二，发现任务三将要面对的问题。
学习
新知识
1.根据学生的汇报，提出条件循环对完成任务1的必要性。
2.讲解条件循环和do条件循环的作用与区别。
3.请各小组完善程序，完成任务1。
4.讲解break和continue的作用与区别。
5.提出小组讨论题：
（1）如何使用永久循环、条件判断和break来实现条件循环和do条件循环的作用？
（2）将break换成continue可以吗？为什么？
6.听各小组的讨论，适当引导。
7.请小组代表汇报，引导组间交流。
8.请有兴趣的小组，使用“break”的算法修改程序。
1.听教师的讲授，理解条件循环和do条件循环，break和continue的作用与区别。
2.参与小组讨论、汇报与组间交流。
3.用多种算法编写程序，完成任务1.
1.学习新知识，解决上一环节中遇到的问题。
2.鼓励学生采用不同的算法设计程序（附1），延伸学生的思维广度。
任务三
1.讲解条件循环
2.课件出示小组探究任务三：
（前方和左侧有障碍物的同时，右侧也有障碍物），引导学生分析、讨论如何通过
要求机器人从位置5走到位置6。
3.查看各小组的任务完成情况，并给予适当引导。
1.理解探究任务三。
2.小组探究学习，合作完成任务三。
3.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
任务三难度较大，虽然经过了上一环节的分析、讨论和本环节教师的讲解，学生依然可能会遇到较大困难，需要较多时间来完成探究任务。教师也需要加大引导力度，必要时，讲解程序。
轨迹识别
1.课件出示第1个任务：
编写程序并仿真测试，要求机器人在找到出口时停止。
2.仿真演示机器人完成该任务的过程。
3.请没有完成任务的小组代表提出遇到的问题：
（1）条件表达式如何设置？
（2）怎样让机器人停下来？
（3）怎样跳出循环，结束程序？
4.典型问题答案：（1）轨迹变量==0
（2）电机速度设为0，或使用“电机停止”。
1.听教师的讲授，理解探究任务。
2.小组合作，尝试完成任务。
3.发现问题、提出问题，从组间交流和教师的讲解中寻找答案。
4.思考别组提出的问题，并提出自己的想法。
1.明确提出可行性强的探究任务。
2.完成的小组代表在讲解程序的过程中，会涉及下一环节的新知识，自然过渡教学环节。
3.学生学习与他人交流、合作，勇于提出问题和见解。
4.给完成的小组一个展示的机会。
完成
任务
请小组代表汇报任务完成情况、仿真演示、讲解程序，并提出遇到的问题。
梳理思路，整体调试。
完成总任务，获取成功的体验。
拓展
课件出示思考题：
（1）在循迹机器人中，我们学习了多重分支结构，那么走迷宫机器人如果不使用条件循环是否也可以完成任务呢？请同学们交流并尝试用其它方法编写出能完成走迷宫任务的程序。
（2）本任务还可使用永久循环来走迷宫，如书上P89图3-13所示，程序中各部分的具体内容请同学们尝试编写。
让学生自己尝试编辑程序
根据课堂剩余时间，选择课上或课下思考、完成。
为在下一个活动《设计灭火机器人》中设计“搜寻”子程序做好铺垫。
小结
让学生小结本节课内容
1、分段调试 2、条件循环和do条件循环、break和continue模块的作用、使用方法以及它们之间的区别
学生总结回答
根据学生的回答适当引导和总结
附.1、走迷宫机器人小贴士 2、源程序和地图，视频材料（见资源包）
3、拓展的程序
课件21张PPT。设计能走迷宫的机器人课前准备1.同学分组:
4人一小组.分工:组长,汇报员，填表员,材料员.
2.设备配置:
每组使用两台计算机及二套机器人设备。复习1.走迷宫机器人编程.2.走迷宫机器人仿真，模拟.小组探究1.阅读课本P82—P84.
2.小组明确任务：设计走迷宫的机器人。
3.任务要求： 设计一个走迷宫的机器人，让它从迷宫的左下角出发，在迷宫里行走，寻找出口，找到出口后能自动停止。任务功能分析1.小组讨论：功能分析与对应的零部件。
2.完成表格：新知探究阅读课本P86—P87
探究新知A .当型循环
B .直到型循环
C .break模块
D .continue模块条件循环1.条件循环的执行过程：
先判断条件选项，当条件满足要求时，执行循环体内程序序列。执行完毕，再回到条件循环继续判断条件，如满足要求，继续执行循环体内的程序序列。如此反复。当条件不满足时，就结束循环，执行循环体外后续的程序序列。2.图解：DO条件循环1.DO条件循环的执行过程：
先执行循环体内的程序序列，执行完毕后，判断条件选项，当满足要求时，回到前面继续执行循环体内的程序序列。如此反复。当条件不满足要求时。就结束循环，执行循环体外后续的程序序列。2.图解：小组探讨1.小组探讨：当型循环与直到型循环，哪一个判断条件多?2.小组探讨：当型循环与直到型循环，有哪些异同点？Break模块1.break模块执行过程： 用于结束循环，执行循环体外后续的程序序列。2.图标：Continue模块1.Continue模块的执行过程：
用于跳过continue模块后面的的程序序列，而直接返回本循环的条件判断入口处，进行下一次是否执行循环的判断。如果值为真，则继续执行循环体内部的程序序列：如果值为假，就结束循环，执行循环体外后续的程序序列。2.图标：小组探讨走迷宫机器人比赛1.比赛规则：各小组分工合作编程，搭建机器人，完成走迷宫任务，以小组为单位计分，分数相同的，先完成任务获胜。2.评分表：编写程序1.各小组编写程序。2.小组探讨：怎样完成任务时间最短呢？仿真调试搭建机器人1.各小组搭建走迷宫的机器人参加比赛。2.搭建过程中，注意分工合作。调试机器人1.各小组调试机器人。2.注意点：
机器人的电机速度设置是否合理？
红外避障的灵敏度设置是否合理？比赛1.完成搭建调试的小组进行比赛。
2.小组间交叉计分,决出一，二，三名。
3.第一，二，三名的小组颁奖，并讲解设计思路。小结拓展1.小组探讨：试用其他的流程控制模块编写走迷宫的机器人程序。板书设计走迷宫的机器人二.搭建调试机器人比赛。一.新知探求A .当型循环
B .直到型循环
C .break模块
D .continue模块

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